一种应用于双作用往复泵的组合阀论文和设计-陈明海

全文摘要

本实用新型涉及一种应用于双作用往复泵的组合阀，包括阀座及共用该阀座的进液阀和排液阀，该组合阀用于设置在往复泵的活塞工作腔的一端，所述进液阀及排液阀分别位于所述阀座的两端，所述阀座上设有轴向贯通的以供所述活塞杆穿过的第一穿孔，所述第一穿孔内设有用于和所述活塞杆密封配合的函体总成。该组合阀结构紧凑、装配简单，可以方便地应用在双作用往复泵上，使泵体的活塞工作腔与组合阀通道可以位于同一轴线上，因而有效避免了现有技术中因两通道垂直相交出现的应力集中问题，不易出现泵体的开裂，也不会因存在交叉干涉造成多余的无效容积，因而可以高效地对气液混合流体进行输送。

主设计要求

1.一种应用于双作用往复泵的组合阀，包括阀座(71)及共用该阀座(71)的进液阀(40)和排液阀(50)，其特征在于：该组合阀设置在位于往复泵的活塞工作腔(11)的一端的组合阀通道(12)中，所述进液阀(40)及排液阀(50)分别位于所述阀座(71)的两端，所述阀座(71)上设有轴向贯通的以供活塞杆(21)穿过的第一穿孔(700)，所述第一穿孔(700)内设有用于和所述活塞杆(21)密封配合的函体总成(72)。

设计方案

2.根据权利要求1所述的应用于双作用往复泵的组合阀，其特征在于：所述函体总成(72)包括配合在所述第一穿孔(700)内且供活塞杆(21)往复运动的函体以及装配在所述函体内的密封组件(720)。

3.根据权利要求2所述的应用于双作用往复泵的组合阀，其特征在于：所述函体与所述阀座(71)为一体结构。

4.根据权利要求2所述的应用于双作用往复泵的组合阀，其特征在于：所述函体的内孔壁上设有用于对密封组件(720)进行轴向限位的定位台阶(701)，所述函体总成(72)还包括用于将密封组件(720)压紧在所述定位台阶(701)上的压紧环(73)。

5.根据权利要求1-4任一项所述的应用于双作用往复泵的组合阀，其特征在于：所述阀座(71)的两端面分别为进液平面及排液平面，所述阀座(71)上设有进液孔道(91)及排液孔道(92)，所述进液孔道(91)贯通所述阀座(71)的外壁面与所述进液平面，所述排液孔道(92)贯通所述进液平面与所述排液平面。

6.根据权利要求5所述的应用于双作用往复泵的组合阀，其特征在于：所述阀座(71)上的进液孔道(91)有多个，并绕所述阀座(71)的轴心线均匀分布，所述阀座(71)的外壁上设有第一环形凹槽(93)，各所述进液孔道(91)的进口均设于所述第一环形凹槽(93)的底面上；

所述阀座(71)上的排液孔道(92)有多个，并绕所述阀座(71)的轴心线均匀分布。

7.根据权利要求6所述的应用于双作用往复泵的组合阀，其特征在于：所述组合阀的进液阀(40)除共用的阀座(71)外还包括第一阀板(41)、第一弹簧(42)及第一弹簧座(43)，所述第一弹簧(42)设于所述第一阀板(41)与所述第一弹簧座(43)之间，以使所述第一阀板(41)活动配合在所述进液孔道(91)的出口处；

所述第一阀板(41)及所述第一弹簧座(43)上均设有供所述活塞杆(21)穿过的让位孔。

8.根据权利要求6所述的应用于双作用往复泵的组合阀，其特征在于：所述组合阀的排液阀(50)除共用的阀座(71)外还包括第二阀板(51)、第二弹簧(52)及第二弹簧座(53)，所述第二弹簧座(53)通过螺杆(83)连接在所述阀座(71)上，所述第二弹簧(52)设于所述第二阀板(51)与所述第二弹簧座(53)之间，以使所述第二阀板(51)活动配合在所述排液孔道(92)的端口处；

所述第二阀板(51)及所述第二弹簧座(53)上均设有供所述活塞杆(21)穿过的让位孔。

9.根据权利要求7所述的应用于双作用往复泵的组合阀，其特征在于：所述进液平面上具有第二环形凹槽(94)，所述进液孔道(91)的进口及排液孔道(92)的进口均设于所述第二环形凹槽(94)的底面上，所述第二环形凹槽(94)的内沿还具有轴向设置的导向部(95)，所述第一阀板(41)可活动地套设在所述导向部(95)上，并与所述第二环形凹槽(94)的底面密封配合，所述第一阀板(41)上还设有与所述阀座(71)上的排液孔道(92)的进口对应的回液孔(410)。

10.根据权利要求6所述的应用于双作用往复泵的组合阀，其特征在于：所述阀座(71)的外壁上还设有两个用于放置密封件的环形密封槽(17)，两个环形密封槽(17)分别位于所述第一环形凹槽(93)的两侧。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及往复泵技术领域，尤其涉及一种应用于双作用往复泵的组合阀。

背景技术

往复泵可分为单作用泵及双作用泵，所谓单作用是指往复泵的活塞(柱塞)在前行过程中作功，回程过程中不作功，双作用是指往复泵的活塞在前行过程中以及回程过程均可作功。双作用往复泵往往可以把动力端在回程的不作功的机械能利用起来，使其在回程时也进行作功，进而使得相似的配套功率的动力端的设计体积会小一挡，其中，在液力端设计中，双作用往复泵的阀组要比单作用往复泵的阀组多一倍，往复泵的阀组可以为上下阀结构，也可以为组合阀结构，其中，组合阀的结构可以参见申请号为201610125204.7(授权公告号为CN105626509B)的中国发明专利《一种柱塞泵阀组》；现有的往复泵的液力端的阀组为立式结构，相应地，阀组的工作状况均为立式运行，如申请号为CN201120185986.6(授权公告号为CN202100406U)的中国实用新型专利公开了这种结构的《往复式三缸双作用气液两相混输泵》。

这种采用立式阀组与活塞(柱塞)配合的液力端的往复泵还存在一定的不足：首先，由于往复泵的柱塞的运行通道与阀组的阀腔通道成直角设置，两通道相交的位置容易形成应力较为集中的高压交变区域，这种往复泵在输送流体时，其压力等级不宜超过25MPa，否则就会出现泵体的开裂风险；其次，这种具有立式阀组结构的往复泵液力端，由于活塞通道与阀腔通道之间存在交叉干涉而导致其用于输送气液混合流体时，其无效容积的区域较大，因而会出现气锁而减低泵的运行效率，并存在振动噪声变大的问题，难以实现对气液介质的高效输送。因此，如何避免往复泵因活塞通道与阀腔通道的相交位置的应力集中而导致泵体开裂以及如何通过减少往复泵的无效容积实现气液混合流体的高效混输成为了本领域技术人员亟需解决的问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种结构紧凑、装配方便的新型组合阀，该组合阀可以方便地应用于双作用往复泵中，并可解决因活塞工作腔与组合阀通道的相交位置的应力集中而导致泵体开裂问题以及有效减少往复泵的无效容积实现气液混合流体的高效混输。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种应用于双作用往复泵的组合阀，包括阀座及共用该阀座的进液阀和排液阀，该组合阀用于设置在位于往复泵的活塞工作腔的一端的组合阀通道中，所述进液阀及排液阀分别位于所述阀座的两端，所述阀座上设有轴向贯通的以供活塞杆穿过的第一穿孔，所述第一穿孔内设有用于和所述活塞杆密封配合的函体总成。

为了实现活塞杆在组合阀的阀座内往复运动并保证两者之间的密封性，所述函体总成包括配合在所述第一穿孔内且供活塞杆往复运动的函体以及装配在所述函体内的密封组件。

作为改进，所述函体与所述阀座为一体结构。这样的结构设置，减少了零件数量，装配更加方便，其中，在将该组合阀的组装到往复泵的泵体上时，只需要将密封组件装配在活塞杆与阀座的内腔之间即可，省去了函体的装配过程，并且也不必在函体与阀座之间设置密封件，有效降低了生产成本。

为了将密封组件牢固地装配在所述函体的内孔中，所述函体的内孔壁上设有用于对密封组件进行轴向限位的定位台阶，所述函体总成还包括用于将密封组件压紧在所述定位台阶上的压紧环。

作为改进，所述阀座的两端面分别为进液平面及排液平面，所述阀座上设有进液孔道及排液孔道，所述进液孔道贯通所述阀座的外壁面与所述进液平面，所述排液孔道贯通所述进液平面与所述排液平面。其中，当活塞推进时，流体介质可通过该进液孔道向活塞工作腔内进液，当活塞回位时，活塞工作腔内的流体介质可通过排液孔道流出。

为了增大组合阀的流体输送量，提高输送效率，所述阀座上的进液孔道有多个，并绕所述阀座的轴心线均匀分布，所述阀座的外壁上设有第一环形凹槽，各所述进液孔道的进口均设于所述第一环形凹槽的底面上；所述阀座上的排液孔道有多个，并绕所述阀座的轴心线均匀分布。

作为改进，所述组合阀的进液阀除共用的阀座外还包括第一阀板、第一弹簧及第一弹簧座，所述第一弹簧设于所述第一阀板与所述第一弹簧座之间，以使所述第一阀板活动配合在所述进液孔道的出口处，所述第一阀板及所述第一弹簧座上均设有供所述活塞杆穿过的让位孔。

作为改进，所述组合阀的排液阀除共用的阀座外还包括第二阀板、第二弹簧及第二弹簧座，所述第二弹簧座通过螺杆连接在所述阀座上，所述第二弹簧设于所述第二阀板与所述第二弹簧座之间，以使所述第二阀板活动配合在所述排液孔道的端口处，所述第二阀板及所述第二弹簧座上均设有供所述活塞杆穿过的让位孔。

为了保证进液阀能够顺利开启及关闭，所述进液平面上具有第二环形凹槽，所述进液孔道的进口及排液孔道的进口均设于所述第二环形凹槽的底面上，所述第二环形凹槽的内沿还具有轴向设置的导向部，所述第一阀板可活动地套设在所述导向部上，并与所述第二环形凹槽的底面密封配合，所述第一阀板上还设有与所述阀座上的排液孔道的进口对应的回液孔。

为了保证装配在泵体上的组合阀与泵体之间的密封性，所述阀座的外壁上还设有两个用于放置密封件的环形密封槽，两个环形密封凹槽分别位于所述第一环形凹槽的两侧。

与现有技术相比，本实用新型的优点：首先，本实用新型中组合阀结构紧凑、装配方便，可以方便地应用在双作用往复泵上，使往复泵的活塞杆(或活塞)可直接穿过该组合阀连接往复泵的动力端，进而实现往复泵在推进过程及复位过程中均可做功的目的；其次，由于该组合阀可以直接供活塞杆直接穿过，因而往复泵可以将用于放置该组合阀的阀腔通道可以与活塞工作腔进行同轴设置，即使该组合阀的动作方向与活塞的运动方向一致，从而可以有效避免现有技术中因两通道垂直相交出现的应力集中问题，不易出现泵体的开裂，能够对压力等级高于25MPa的高压流体进行输送；另一方面，该组合阀设置在往复泵的活塞工作腔的一端，使组合阀与活塞组件在泵体内的装配更加紧凑，避免现有技术中阀腔通道与活塞工作腔之间因存在交叉干涉造成多余的无效容积，因而装配该组合阀的往复泵在输送气液混合流体时不会出现气锁及振动问题，能够对气液混合流体进行高效输送。

附图说明

图1为本实用新型实施例的组合阀的结构示意图；

图2为本实用新型实施例的组合阀的结构示意图，其中，未示出函体总成的密封组件及压紧环；

图3为本实用新型实施例的组合阀的装配在双作用往复泵上的结构示意图；

图4为本实用新型实施例中往复泵的右视图；

图5为本实用新型实施例中往复泵的主组合阀的结构示意图；

图6为本实用新型实施例中往复泵的泵体的右视图；

图7为图6中A-A向剖视图；

图8为本实用新型实施例中往复泵的泵体的俯视图；

图9为本实用新型实施例中往复泵的进液管线与总进液管汇连接的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

参见图1-图9，一种应用于双作用往复泵的组合阀，用于设置在往复泵的活塞工作腔11的一端的组合阀通道12中，包括阀座71及共用该阀座71的进液阀40和排液阀50，进液阀40及排液阀50分别位于阀座71的两端，其中，将该组合阀装入组合阀通道12中后，进液阀40位于朝向活塞工作腔11的一侧，排液阀50位于背向活塞工作腔11的一侧，详见图3；阀座71上设有轴向贯通的以供活塞杆21穿过的第一穿孔700，第一穿孔700内设有用于和活塞密封配合的函体总成72。为了实现活塞杆21在组合阀的阀座71内往复运动并保证两者之间的密封性，在本实施例中，函体总成72包括配合在第一穿孔700内且供活塞杆21往复运动的函体以及装配在函体内的密封组件720，为了将密封组件720牢固地装配在函体的内孔中，函体的内孔壁上设有用于对密封组件720进行轴向限位的定位台阶701，函体总成72还包括用于将密封组件720压紧在定位台阶701上的压紧环73，其中，密封组件720包括密封填料721、导向套722，其中密封填料721可以采用如V形、U形、矩形等不同的填料实现活塞杆21与函体之间的往复密封，详见图1及图2；再具体地，本实施例中，函体与阀座71为一体结构，以减少了零件数量，使装配更加方便，其中，在将该组合阀的组装到往复泵的泵体10上时，只需要将密封组件720装配在活塞杆21与阀座71的内腔之间即可，省去了函体的装配过程，并且也不必在函体与阀座71之间设置密封件，有效降低了生产成本。

本实施例中的组合阀可以方便地应用到双作用往复泵上，具体地，参见图3，双作用往复泵包括泵体10、活塞组件20以及分别设于泵体10的前端的主组合阀60及设于后端的副组合阀70，泵体10内设有活塞工作腔11以及与该活塞工作腔11相连通的两个组合阀通道12，两个组合阀通道12分别位于活塞工作腔11的两端，活塞组件20可活动地设置在活塞工作腔11中，主组合阀60及副组合阀70分别设于两个组合阀通道12中，其中，活塞组件20包括活塞杆21及设于活塞杆21的内端部的活塞芯22，活塞芯22通过丝杆固定在活塞杆21的端部，活塞工作腔11中设有用于容置活塞组件20的缸套23，活塞芯22的外圆上设于相应的密封件及导向套，以实现与缸套23的内壁密封配合，当然，可以想到的是，本实施例中的缸套23及活塞组件20也可以替换为相应的函体及柱塞，即形成柱塞往复泵；此外，在与各组合阀对应的泵体10的侧壁上开设有与进液阀40的进液腔400连通的进液通道13，及与排液阀50的排液腔500连通的排液通道14，其中，副组合阀70可以采用本实施例中的组合阀结构，以供活塞杆21穿过该副组合阀70连接往复泵的动力端，主组合阀60可以采用现有技术中常规的组合阀结构。采用本实施例中的组合阀的往复泵，组合阀通道12与该活塞工作腔11可以进行同轴设置，即，活塞工作腔11的轴心线与组合阀通道12的轴心线位于同一直线上，从而有效避免现有技术中因两通道垂直相交出现的应力集中问题，不易出现泵体10的开裂，能够对压力等级高于25MPa的高压流体进行输送；另一方面，该组合阀设置在往复泵的活塞工作腔11的一端，使组合阀与活塞组件20在泵体10内的装配更加紧凑，避免现有技术中组合阀通道12与活塞工作腔11之间因存在交叉干涉造成多余的无效容积，因而装配该组合阀的往复泵在输送气液混合流体时不会出现气锁及振动问题，能够对气液混合流体进行高效输送。

参见1及图2，本实施例的组合阀的阀座71的两端面分别为进液平面及排液平面，阀座71上设有进液孔道91及排液孔道92，进液孔道91贯通阀座71的外壁面与进液平面，排液孔道92贯通进液平面与排液平面，其中，当活塞推进时，流体介质可通过该进液孔道91向活塞工作腔11内进液，当活塞回程时，活塞工作腔11内的流体介质可通过排液孔道92流出。为了增大组合阀的流体输送量，提高输送效率，阀座71上的进液孔道91有多个，并绕阀座71的轴心线均匀分布，阀座71的外壁上设有第一环形凹槽93，各进液孔道91的进口均设于第一环形凹槽93的底面上；阀座71上的排液孔道92有多个，并绕阀座71的轴心线均匀分布，再具体地，进液孔道91与排液孔道92的数目相等，进液孔道91的部分区域与排液孔道92位于同一环形面上，并且进液孔道91与排液孔道92依次间隔布置。

继续参见图1及图2，本实施例中的组合阀的进液阀40除共用的阀座71外还包括第一阀板41、第一弹簧42及第一弹簧座43，第一弹簧42设于第一阀板41与第一弹簧座43之间，以使第一阀板41活动配合在进液孔道91的出口处，实现进液阀40的开启与关闭，第一阀板41及第一弹簧座43上均设有供活塞杆21穿过的让位孔，具体地，第一弹簧座43为一环形定位套，当第一弹簧座43安装到组合阀通道12中时，其内沿与活塞工作腔11中的缸套23的内壁面齐平，并恰好将缸套23压紧在活塞工作腔11中，同样地，组合阀的排液阀50除共用的阀座71外还包括第二阀板51、第二弹簧52及第二弹簧座53，第二弹簧座53通过螺杆83连接在阀座71上，第二弹簧52设于第二阀板51与第二弹簧座53之间，以使第二阀板51轴向活动配合在排液孔道92的端口处，以实现排液阀50的开启与关闭，第二阀板51及第二弹簧座53上均设有供活塞杆21穿过的让位孔，具体地，为了避免排液阀50的各组件与活塞杆21接触，本实施例中组合阀的排液平面上具有自第一穿孔的外沿沿阀座的轴向向外延伸的环形隔离套，第二阀板51及第二弹簧座53均套设在该环形隔离套上，再具体地，螺杆83的内端通过第一丝扣832旋紧在相应的阀座71上，螺杆83的外端通过第二丝扣831及防松螺帽831将第二弹簧座53进行固定。为了保证进液阀40能够顺利开启及关闭，进液平面上具有第二环形凹槽94，进液孔道91的进口及排液孔道92的进口均设于第二环形凹槽94的底面上，第二环形凹槽94的内沿还具有轴向设置的导向部95，第一阀板41可活动地套设在导向部95上，并与第二环形凹槽94的底面密封配合，第一阀板41上还设有与阀座71上的排液孔道92的进口对应的回液孔410。为了保证装配在泵体10上的组合阀与泵体10之间的密封性，阀座71的外壁上还设有两个用于放置密封件的环形密封槽17，两个环形密封槽17分别位于第一环形凹槽93的两侧。

为了更好地理解本实施例中组合阀与双作用往复泵的泵体10的配合结构及装配过程，现在对往复泵相关结构的进行说明，参见图3，为了将各组合阀固定在往复泵的泵体10的两端，以使活塞组件20与两组合阀的动作方向一致，泵体10的两个组合阀通道12的内径均大于活塞工作腔11的内径，从而在轴向上形成用于对主组合阀60进行限位的第一台肩15及用于对副组合阀70进行限位的第二台肩16，详见图7，其中，主组合阀60可通过盖合在组合阀通道12的开口位置的第一旋塞81及第一台肩15固定在泵体10的前端，副组合阀70通过盖合在另一组合阀通道12的开口位置的第二旋塞82及第二台肩16固定在泵体10的后端，其中，第一旋塞81及第二旋塞82均通过丝扣固定在泵体10的前后端壁上，具体地，为了使主组合阀60及副组合阀70更牢固地设于各组合阀通道12中，主组合阀60的阀座61的中部具有轴向开设的定位孔600，第一旋塞81的内侧具有上述定位孔600相适配的定位柱810，活塞杆21穿过副组合阀70及第二旋塞82连接往复泵的动力端。可以想到的是，上述双作用往复泵的主组合阀60也可以采用本实施例中的组合阀结构，区别仅在于主组合阀60的阀座61上不必开设供活塞杆21穿过的第一穿孔700，也不必在第一穿孔700内设置函体总成72，而在主组合阀60的阀座61的中部开设的能够与第一旋塞81的定位柱810相适配的定位孔600即可，详见图3及图5。

此外，参见图3，泵体10上还连接有用以连通泵体10上的进液通道13的进液管线84，及用以连通排液通道14的排液管线85，进液管线84位于泵体10的上方，排液管线85位于泵体10的下方，具体地，进液管线84有两条，分别通过法兰连接在泵体10的上平面上并与两个进液通道13相连通，同样地，排液管线85有两条，分别通过法兰连接在设于泵体10的下平面上并与两个排液通道14相连通；参见图3-图9，泵体10在水平方向上可并列设有多组活塞工作腔11及组合阀通道12(即在本实施例中示意出的为三缸往复泵，但该往复泵不局限于三缸，可以根据实际需要设计成两缸或者其他多缸)，相应地，进液管线84及排液管线85均有多组，各组进液管线84之间通过总进液管汇840连通，总进液管汇840各组排液管线85之间通过总排液管汇850连通，其中，总进液管汇840及总排液管汇850的前后两端均可设置有盲法兰841,851以及用于连接外部管线的通法兰842,852，通法兰842,852及盲法兰841,851在使用时可根据实际需求进行互换，其中，图8示出的是泵体10的上平面的结构示意图，泵体10的下平面的结构与此相同，图9示出的是总进液管汇840与各进液管线连接的结构示意图，总排液管汇850与各排液管线85连接的结构与此相同。

往复泵的活塞组件20在动力端的驱动下往复移动时均可作功，具体过程如下：当活塞组件20推进时，主组合阀60的进液阀40关闭，排液阀50开启，其中，活塞工作腔11中的流体介质可通过主组合阀60的排液腔500及泵体10的排液通道14输出到排液管线85中，同时，副组合阀70的进液阀40开启，排液阀50关闭，进液管线84中流体介质可依次经泵体10的进液通道13及副组合阀70的进液腔400吸入，充满泵体10的活塞工作腔11；当活塞组件20回程时，活塞工作腔11中的流体介质压力升高，副组合阀70的排液阀50开启，进液阀40关闭，其中流体介质可通过副组合阀70的排液腔500及泵体10的排液通道14输出到排液管线85中，同时，主组合阀60的排液阀50关闭，进液阀40开启，进液管线84中的流体介质可依次经泵体10的进液通道13及主组合阀60的进液腔400吸入，充满泵体10的活塞工作腔11，完成一个进排液循环。

本实施例中的组合阀具有多个优点，首先，该组合阀结构紧凑、装配方便，可以方便地应用在上述双作用往复泵上，使往复泵的活塞杆21(柱塞)可直接穿过该组合阀连接往复泵的动力端，进而实现往复泵在推进过程及复位过程中均可以做功的目的；其次，由于该组合阀可以直接供活塞杆直接穿过，因而往复泵的泵体10上用于放置该组合阀的组合阀通道12可以与活塞工作腔11进行同轴设置，即使该组合阀的动作方向与活塞的运动方向一致，从而可以有效避免现有技术中因两通道垂直相交出现的应力集中问题，不易出现泵体10的开裂，能够对压力等级高于25MPa的高压流体进行输送；另一方面，该组合阀设置在往复泵的活塞工作腔11的一端，使组合阀与活塞在泵体10内的装配更加紧凑，避免现有技术中阀腔通道与活塞工作腔11之间因存在交叉干涉造成多余的无效容积，因而装配该组合阀的往复泵在输送气液混合流体时不会出现气锁及振动问题，能够对气液混合流体进行高效输送。

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